자동차 도료용 첨가제(Silicone)에 따른 물성 및 외관변화에 관한 연구

Abstract

자동차 산업이 이제 한 나라의 경제를 좌우하는 근본이 된 것은 이미 어제 오늘의 일이 아니다. 세계적으로 대규모 자동차 산업규모를 가지고 있는 국가들이 모두 선진국인 것을 보면 분명히 자동차 산업은 기술집약적이며 국가 경제에서 핵심적인 역할을 하고 있다. 우리나라도 마찬가지로 수출의 효자종목인 반도체, 조선, 정보통신과 함께 자동차는 핵심 산업중의 하나이다. 국내 자동차 산업도 세계 생산량 5위를 기초로 하여 선진국 대열로의 진입을 눈앞에 두고 있다. 자동차 산업은 예전보다 더욱 치열한 경쟁구도로 가고 있으며 국제적으로 살아남기 위한 경쟁이 한층 더 심해지고 있다고 할 수 있다. 가까운 미래를 선점하기 위해 국가 간 경쟁은 가시화 되고 있으며 여기서 살아남기 위한 첨단 기술 개발은 자동차 산업의 핵심으로 부각되고 있다. 첨단 기술 개발로는 하이브리드, 연료 전지, 대체 연료, 친환경 에너지 등이 있으며 이 중 자동차의 외관 성능 향상은 자동차 산업 중에서도 전 세계 도료 시장을 선점하는데 있어 가장 우선 시 되는 항목 중의 하나이다. 자동차 외관을 향상시키는 요인에는 여러 가지 방법 및 요소가 있으나 본 연구에서는 자동차 도료용 첨가제(Silicone)인 실리콘 오일을 해당 도료에 적용함으로써 나타나는 물성 변화 및 도장 후 최종 외관 품질에 미치는 영향에 대해 시험하였다. 실리콘은 무기성과 유기성의 독특한 특성을 가지고 있는 재료로써 각종 산업으로부터 일상생활에 이르기까지 거의 모든 분야에서 이용되고 있다. 여러 가지 특성 및 형상을 가지고 있는 제품이 개발되고 시판되면서 그 종류는 수천품목에 이른다. 이 중 주로 도료용 첨가제로 사용 되고 있는 실리콘은 Siloxane (Si-O-Si)결합을 가진 폴리머이며 천연에는 존재하지 않으며 100% 인공적으로 합성하여 얻을 수 있다. 실리콘 함유 100%의 폴리머로써 뿐만 아니라 사용 목적에 따라 타 재료를 배합하여 제품화되어 있으며 이 역시 수천 가지이다. Siloxane결합을 가진 실리콘 오일은 사슬 모양의 분자 구조를 가지고 있으며 분자가 결합하여 물질을 형성하게 된 경우 각각의 분자가 독립해 있기 때문에 분자 사슬은 상호간에 자유로이 움직일 수 있어 외견상으로 유동성이 있는 오일의 형태를 갖게 된다. 실리콘 오일은 보통 직쇄 상의 분자 구조를 가지고 있으며 규소에 결합되어 있는 유기물의 종류와 실록산의 중합도에 따라 직쇄 상 실리콘 오일과 유기 변성 실리콘 오일로 나눌 수 있다. 직쇄 상 실리콘 오일은 직접법으로 만들어 지는 유기계 클로로 실란을 단독 혹은 적당한 비율로 혼합해 물에 의해 가수분해 되어 생성된 Silanol을 탈수, 축합반응을 통해 생성할 수 있다. 반면 유기 변성 실리콘 오일은 유기계 클로로 실란으로부터 실리콘 오일을 만드는 과정에 다른 유기물과의 반응을 통해 만들 수 있다. 이번 연구에서 사용한 실리콘 첨가제는 유기 변성 실록산 용액으로 자동차 도료용 첨가제로써 순수한 선형의 PDMS(Polydimethylsiloxane)는 고분자량으로 인한 도료와의 비상용성으로 인해 분화구 현상(Cratering)을 유발 할 수 있기 때문에 이번 연구에서 제외하였다. 이를 중도 및 상도에 함량 별로 적용하여 기본적인 물성 test를 진행 한 후 최종 외관 품질 test를 자동차 외관의 수직면과 수평면을 비교 분석하여 함량 별 개선 유무를 확인하였다. 본 연구를 통해 자동차 생산 line에서 빈번히 발생하는 도료의 오염이나 작업성 불량으로 인한 외관 품질 저하 및 다양하게 발생하는 도장 결함에 대해서 사전 예방 및 능동적으로 대처할 수 있는 Guide line을 제시 할 수 있을 것으로 판단된다.